5 ANÁLISES E RESULTADOS DE RECALQUES
5.5 CONFIGURAÇÕES DE RADIER ESTAQUEADO ANALISADOS
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Tabela 5.7 – Divergência entre resultados numéricos e analíticos.
Rigidez relativa (Kr)
Divergência da solução numérica (%) Milovic (1970) Poulos (1986)
Centro Borda Centro Borda
0,001 5,82 3,66 44,30 17,07
0,01 5,58 4,65 43,97 16,28
0,1 4,95 9,51 43,11 12,39
1 3,93 13,47 41,73 9,23
10 24,15 25,74 3,43 0,59
100 28,94 19,07 3,10 4,75
Tendo em vista as análises, o cubo com aresta de cem metros foi suficiente para que a interferência entre os contornos e as deformações em tornos do radier com precisão na quinta casa decimal. Sendo assim, foi adotado essas dimensões do cubo representativo para o solo para as posteriores do radier estaqueado.
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Na Figura 5.6, o L é o comprimento das estacas, igual a 15,5m; o d é o diâmetro das estacas, igual a 0,8m; o t é a espessura do radier, igual a 0,5m; o D é a profundidade de assentamento, igual a 0,5m; o 2B é o diâmetro do radier, igual a 20m; o R é o raio do radier, igual a 10m; o g é o peso do silo em sua capacidade máxima e g1 é o peso próprio do radier isolado.
Para o respectivo estudo foram definidas configurações de estacas constantes na Figura 5.7 abaixo, onde se variou apenas o número de estacas e manteve os demais parâmetros, tantos geométricos como físicos. Ademais, foi realizado um modelo de radier isolado para obtenção do comportamento do mesmo quando há a ausência de estacas.
Figura 5.7 – Vista superior de cada modelo.
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Na Tabela 5.8 abaixo consta a quantidade de estacas para cada modelo.
Tabela 5.8 – Nome dos modelos e número de estacas.
Figura Nome do modelo Número de estacas
5.7a) MA 0
5.7b) MB 1
5.7c) MC 5
5.7d) MD 11
5.7e) ME 17
5.7f) MF 23
5.7g) MG 32
Posto isso, foi efetuada a modelagem numérica do radier estaqueado para todos os modelos. O resultado do recalque elástico do radier isolado se encontra na Figura 5.8.
Figura 5.8 – Recalque do radier isolado, em metros.
Já os resultados referentes aos radiers estaqueados se encontram na Figura 5.9 abaixo.
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Figura 5.9 – Recalque dos radiers estaqueados de 1, 5, 11 e 17 estacas, em metros.
No caso dos modelos estudados na capacidade de carga, ou seja, o MF e MG os recalques se encontram na Figura 5.10. Os dois casos são apresentados de tal forma que se manteve as propriedades físicas do solo, sendo colocados em uma mesma análise.
Figura 5.10 – Recalque dos radiers estaqueados de 23 e 32 estacas, em metros.
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Em resumo, os resultados referentes aos recalques no centro e na borda do radier com o incremento de estacas se encontram na Tabela 5.9 abaixo.
Tabela 5.9 – Recalque no centro e na borda do radier estaqueado.
Nome do modelo
Número de estacas
Recalque (cm) Centro Borda
MA 0 21,67 13,51
MB 1 20,36 13,03
MC 5 18,46 12,87
MD 11 17,26 12,60
ME 17 15,83 12,52
MF 23 15,43 12,03
MG 32 14,53 11,36
Na Figura 5.11 constam as curvas de recalque no centro e na borda em função do número de estacas até o incremento da estaca trigésima segunda estaca (32).
Figura 5.11 – Comportamento do recalque no centro e na borda do radier estaqueado.
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Pelo gráfico, percebe-se que com o arranjo realizado das estacas, o recalque no centro diminui de forma acentuada com o aumento das estacas. O recalque na borda também diminui, mas de forma mais suave.
O recalque diferencial pode ser definido como a diferença de recalques entre dois pontos e este pode ser obtido pela seguinte equação:
𝛿𝐴𝐵 = 𝜌𝐴− 𝜌𝐵 (5.3)
onde,
𝜌𝐴 é o recalque total do ponto A;
𝜌𝐵 é o recalque total do ponto B;
𝛿𝐴𝐵 é o recalque diferencial entre os pontos A e B.
Com isso, pode-se inferir que o recalque diferencial também diminui, conforme explicito na Tabela 5.10 e Figura 5.12.
Tabela 5.10 – Recalque diferencial entre o centro e a borda do radier estaqueado.
Nome do modelo Número de estacas Recalque diferencial (cm)
MA 0 8,16
MB 1 7,33
MC 5 5,59
MD 11 4,66
ME 17 3,31
MF 23 3,4
MG 32 3,17
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Figura 5.12 – Comportamento do recalque diferencial do radier estaqueado.
Como se pode perceber com o incremento de estacas, relativamente concentradas no centro, o recalque diferencial tende a reduzir, onde o recalque da borda se aproxima do recalque no centro, fazendo com que o radier estaqueado com o radier flexível se comporte, de certa forma, a uniformizar os recalques.
Pode se destacar ainda a variabilidade dos recalques na borda dependendo do posicionamento das estacas, sendo que com uma distribuição das estacas ao longo do raio de forma igualitária a borda e no centro o recalque diferencial pode aumentar.
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6 CONCLUSÃO
Nesta monografia avaliou-se a capacidade de carga e os recalques da fundação do tipo radier estaqueado considerando a sua geometria e algumas características do solo da região sudeste de Mato Grosso, em específico do município de Primavera do Leste.
A capacidade de carga da fundação foi obtida de forma analítica e o recalque obtido por meio de simulação numérica utilizando o programa computacional baseado em elementos finitos Abaqus.
Em relação a capacidade de carga das estacas, a sua geometria foi adotada tendo como base o ensaio SPT e a cota de ligação entre o topo da estaca e o radier circular. Os métodos utilizados para estimativa se mostram discrepantes entre si, em especial, o método de Aoki-Velloso e Décourt-Quaresma que se distanciaram consideravelmente da média dos métodos utilizados, onde tal fato pode ter sido ocasionado devido à precisão dos métodos. Vale destacar ainda que esses métodos se utilizam dos resultados do ensaio de SPT, assim sendo, a capacidade de carga foi determinada para as condições de solo em que foi realizado o devido ensaio.
Como alternativa para análise da capacidade de carga da fundação superficial do tipo radier circular, foram estudados dois ensaios para obtenção dos parâmetros do solo que foi o ensaio triaxial na condição consolidado, não drenado (CU) e na condição não consolidado, não drenado (UU). Devido aos dados obtidos, a capacidade de carga na condição de ensaio CU se mostrou maior na condição UU, fato esse justificável devido às premissas de cada ensaio.
Quando associados, o radier e as estacas, sem considerar as interações entre os elementos, a redução do número de estacas para o comportamento do solo na condição CU em comparação com o comportamento do solo na condição UU fica em torno de 28%, o que era de se esperar uma vez que no ensaio do tipo CU a tensão de ruptura é maior.
Em relação à capacidade de carga, pode-se concluir que a associação do radier circular com as estacas, denominado de radier estaqueado, apresenta características favoráveis ao seu emprego no solo com as características estudadas. Entretanto é preciso ainda, se aprofundar no que tange ao comportamento do solo, durante e após a construção da fundação do silo metálico, uma vez que o comportamento do solo sob carregamento de curto e longo prazo é de suma importância para se definir quais são as características da fundação.
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Em relação aos recalques, primeiramente foram definidos os parâmetros utilizados na análise e o tipo de análise, que no caso adotado foi a linear elástica. Partindo disso, foi definido um cubo com aresta de cem metros, simulando o solo, dimensão essa que se mostrou precisa mediante análises. Após as análises de dimensões, foi efetuado a aferição da malha do programa, onde conclui-se que nos nós a precisão é pouco afetada pela malha, configurando em menos de um por cento para as malhas utilizadas, enquanto que fora dos nós a precisão se torna um pouco menor.
Com a aferição do programa Abaqus, foi realizado o estudo da rigidez relativa de um radier circular e o seu comportamento em relação aos recalques. Nessa análise pôde-se perceber que em um radier flexível o maior recalque ocorre no centro, diminuindo conforme se aproxima de suas bordas. Já em um radier rígido, o recalque tende a ser igual, tanto no centro quanto nas bordas. Percebe-se ainda que para um radier ser considerado rígido, a sua espessura é relativamente elevada, podendo inviabilizar a execução a sua execução, dependendo do caso.
O recalque obtido nessa análise foi comparado com equações propostas na literatura para radier flexível e rígido, onde se constatou que houve uma aproximação relevante da modelagem numérica com os cálculos analíticos nesta pesquisa.
Foi possível identificar ainda, que devido ao aumento da espessura do radier e consequente aumento do atrito lateral do radier com o solo, há uma leve diminuição do recalque para o caso estudado com coeficiente de atrito adotado de 0,1.
Adiante, foi verificado o comportamento do recalque com o incremento de estacas.
Devido ao fato de o radier adotado para a análise ser flexível, o recalque ocorre de forma mais acentuada no centro. Logo, as estacas foram concentradas nos modelos a partir do centro. Com isso pode-se concluir que à medida que se acrescentam estacas ao radier, o recalque diferencial tende a diminuir até um valor que ele começa a ter pouca alteração com o incremento de estacas.
Em torno da décima sétima estaca, o recalque diferencial situou-se em torno de três por cento. Sendo que a variação entre esse modelo e o modelo de trinta e duas estacas foi mínimo.
Pela análise de recalques conclui-se que o valor do recalque diferencial no caso do radier flexível depende altamente do arranjo de estacas e da quantidade de estacas, sendo que a partir de um número específico de estacas, o incremento de mais estacas não se mostra
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satisfatório para a redução dos recalques diferenciais. Neste sentido, o recalque pode ser melhor controlado, em radier relativamente rígidos.
Por fim, em relação ao recalque e aos parâmetros adotados para as análises, tudo indica que o radier estaqueado, com as devidas simplificações realizadas, se mostrou uma alternativa que pode ser viável para a fundação de silos metálicos graneleiros. Entretanto, é preciso salientar que devem ser realizados estudos mais aprofundados, em relação ao solo, especificamente à sua estratificação e ao seu comportamento plástico, além da distribuição de carga na fundação.
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